Въведение в класификацията на ядрото на трансформатора

1. Високочестотен тип: феритни ядра

Феритните сърцевини се използват във високочестотни трансформатори. Те са керамични магнити с кристална структура на шпинел, съставени от железен оксид и други двувалентни метални съединения, като kFe₂O₄ (където „k“ представлява други метали). Често използваните метали в момента включват манган (Mn), цинк (Zn), никел (Ni), магнезий (Mg) и мед (Cu).

Обичайните комбинации включват серията манган-цинк (MnZn), серията никел-цинк (NiZn) и серията магнезий-цинк (MgZn). Тези материали притежават висока магнитна пропускливост и импедансни свойства, с работен честотен диапазон от 1 kHz до над 200 kHz.

2. Нискочестотен тип: Силиконови стоманени ламинации

Листовете от силиконова стомана се използват в нискочестотни трансформатори. Те се предлагат в различни видове и могат да бъдат класифицирани по два основни начина:

• По производствен процес: A: Закален (черни листове) и N: Незакален (бели листове).

• По форма: EI-тип, UI-тип, C-тип и квадратни (устни) ядра.

Листовете от силициева стомана с квадратен тип обикновено се използват в трансформатори с висока мощност (обикновено над 500–1000 W). Те предлагат отлична изолация, лесно разсейване на топлината и къс магнитен път. Комплект, съставен от два листа от силициева стомана тип C, се нарича ядро ​​от тип CD. За силови трансформатори, направени със сърцевини от тип CD със същата площ на напречното сечение, по-висок прозорец позволява по-голяма мощност. Тъй като намотките могат да се монтират поотделно от двете страни на сърцевината, общите намотки могат да бъдат разпределени между две бобини. Това намалява средната дължина на оборота на бобина и намалява загубите на мед. Освен това, навиването на две симетрични намотки на отделни бобини постига перфектна симетрия.

Комплект, съставен от четири листа от силициева стомана тип C, е известен като ядро ​​от тип ED. Трансформаторите, направени с ядра от тип ED, имат по-къс, по-широк профил в сравнение с трансформаторите от тип CD със същата мощност. Тъй като намотките са монтирани в центъра на сърцевината с външен магнитен път, трансформаторите от тип ED показват ниско изтичане на магнитен поток и минимални смущения. Въпреки това, тъй като всички намотки са навити на една, по-дебела бобина, средната дължина на оборота е по-голяма, което води до по-големи загуби на мед.

С-тип сърцевини предлагат отлична производителност, което прави получените трансформатори компактни, леки и високоефективни. От гледна точка на сглобяване, сърцевините от тип C изискват много малко компоненти и предлагат силна гъвкавост, което води до висока производствена ефективност. Производственият процес за силициеви стоманени листове тип C обаче е сложен и изисква специализирано оборудване, което прави текущите им производствени разходи относително високи.

Силициевите стоманени листове от тип E, известни също като черупкови сърцевини, имат основното предимство да поставят както първичната, така и вторичната намотка върху една и съща бобина, което води до висок коефициент на пространство на прозореца (фактор на пространството Km: съотношението на нетната площ на напречното сечение на медния проводник към площта на прозореца). Листовете от силиконова стомана образуват защитна обвивка около намотките, предотвратявайки механични повреди. Те също така осигуряват по-голяма площ на разсейване на топлината и намаляват радиацията на магнитното поле. Този дизайн обаче води до по-висока индуктивност на утечка от първична към вторична и по-голяма чувствителност към смущения на външно магнитно поле. Освен това, поради по-дългата средна обиколка на намотката, трансформаторите от тип EI изискват повече медна жица за същия брой навивки и площ на напречното сечение на сърцевината.

Най-често срещаните дебелини на листовете от силициева стомана са 0,35 mm и 0,5 mm.

Има два метода за сглобяване на листове от силициева стомана: преплитане и съчетаване. Методът на преплитане редува отворите на листовете от двете страни. Въпреки че този метод е тромав, той минимизира празнините и магнитното нежелание между листовете, което спомага за увеличаване на магнитния поток; следователно, той се използва широко в силови трансформатори. Методът на съприкосновение обикновено се използва в приложения с постоянен ток (DC). За да се предотврати насищане, причинено от DC, трябва да се остави празнина между листовете. При този метод E-частите и I-частите се поставят от противоположните страни и разстоянието между тях може да се регулира с помощта на хартиени подложки.

3. Видове намотки

Сърцевините от тип бобина се разделят на три основни категории:
A. Тороидална сърцевина: Изработена чрез подреждане на О-образни ламинации или навиване на ленти от силициева стомана. Навиването на тези ядра е доста предизвикателно.
Б. Сърцевина на прът: Магнитни сърцевини с форма на прът.
C. Барабанна сърцевина: Барабанни магнитни сърцевини.